Ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh lên chất lượng nước và phát triển của cá lóc và cả xanh trong mô hình aquaponic
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
27
Effects of two hydroponic components on water quality, snakehead fish growth and
leaf mustard production in aquaponic system
Tu P. C. Nguyen1∗, Ha N. Nguyen2,3, Thuy T. T. Thai3, Phong T. Tran3, & Tri N. Nguyen1
1Faculty of Fisheries, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam
2Research Institute for Biotechnology and Environment, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam
3Faculty of Biological Sciences, Nong Lam University, Ho Chi Minh City, Vietnam
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Research Paper
Aquaponic model is a farming system that integrates a recirculating aqua-
culture system with hydroponics. There are three hydroponic methods
commonly employed in the aquaponics systems: the media bed (MB), the
Received: February 02, 2021
Revised: April 05, 2021
Accepted: April 15, 2021
nutrient film technique (NFT) and the deep-water culture - floating rafts
(DWC). This study was conducted to evaluate effects of two hydroponic
systems (DWC and MB) on water quality parameters, growth rate of fish
and development of vegetable in the aquaponic model of snakehead fish
(Channa striata) and leaf mustard (Brassica juncea). Snakehead fish were
Keywords
stocked with a density of 40 fish/75 liters of water and were cultured for
167 days. The results showed that daily temperature, pH and dissolved
oxygen parameters in the two systems were almost the same and relatively
stable while the electrical conductivity in the MB was much higher than
that in the DWC. Similarly, the levels of the parameters weekly moni-
Aquaponics
Floating raft system
Leaf mustard
Media filled system
tored (ammonia, nitrite, nitrate, total phosphorus, and alkalinity) in the
MB were higher than those in the DWC. At the end of the experiment,
Snakehead fish
final weight, weight gain, specific growth rate and survival rate of fish in
the MB treatment were higher than those in the DWC treatment, but the
feed conversion rate of fish in the MB was lower than that in the DWC.
∗Corresponding author
On the contrary, vegetable yields in the DWC were significantly higher
than those in the MB. In general, the DWC aquaponics work better than
the MB system.
Nguyen Phuc Cam Tu
Email: [email protected]
Cited as: Nguyen, T. P. C, Nguyen, H. N, Thai, T. T. T., Tran, P. T, & Nguyen, T. N. (2021).
Effects of two hydroponic components on water quality, snakehead fish growth and leaf mustard
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
28
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh lên chất lượng nước và phát triển của cá lóc và
cải xanh trong mô hình aquaponic
Nguyễn Phúc Cẩm Tú1∗, Nguyễn Ngọc Hà2,3, Thái Thị Thanh Thủy3,
Trần Triệu Phong3 & Nguyễn Như Trí1
1Khoa Thủy Sản, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP. Hồ Chí Minh
2Viện Nghiên Cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP. Hồ Chí
Minh
3Khoa Khoa Học Sinh Học, Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM, TP. Hồ Chí Minh
TÓM TẮT
THÔNG TIN BÀI BÁO
Bài báo khoa học
Mô hình aquaponic là sự kết hợp giữa nuôi thủy sản tuần hoàn và trồng
rau thủy canh. Mô hình aquaponic có ba phương pháp thủy canh được
dùng phổ biến: sử dụng lớp giá thể (GTS), màng dinh dưỡng (NFT) và
canh tác nước sâu - bè nổi (bè nổi - BN). Nghiên cứu này được thực
hiện nhằm đánh giá ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh BN và GTS
lên các thông số chất lượng nước, tăng trưởng của cá và phát triển của
cây trong mô hình aquaponic nuôi cá lóc đen (Channa striata) kết hợp
với trồng cải xanh (Brassica juncea). Cá lóc được thả nuôi với mật độ
40 con/75 lít nước và tiến hành nuôi trong 167 ngày. Kết quả cho thấy
các chỉ tiêu theo dõi hằng ngày như nhiệt độ, pH và ôxy hòa tan ở hai hệ
thống như nhau và tương đối ổn định; trong khi chỉ tiêu EC ở nghiệm
thức GTS cao hơn so với hệ thống BN. Tương tự, hàm lượng của các
thông số theo dõi hàng tuần (amôn, nitrít, nitrát, phốtpho tổng và độ
kiềm) ở nghiệm thức GTS cao hơn so với nghiệm thức BN. Trọng lượng
trung bình của cá lóc cuối thí nghiệm, tăng trưởng tuyệt đối và tương
đối và tỷ lệ sống ở hệ thống GTS cao hơn, nhưng FCR thấp hơn so với
hệ thống BN. Trái lại, năng suất rau thu hoạch ở hệ thống BN cao hơn
rất đáng kể so với hệ thống GTS. Nhìn chung, mô hình aquaponic BN có
hiệu quả cao hơn mô hình aquaponic GTS.
Ngày nhận: 02/02/2021
Ngày chỉnh sửa: 05/04/2021
Ngày chấp nhận: 15/04/2021
Từ khóa
Aquaponic
Cá lóc đen
Cải bẹ xanh
Hệ thống bè nổi
Hệ thống giá thể sỏi
∗Tác giả liên hệ
Nguyễn Phúc Cẩm Tú
Email: [email protected]
1. Đặt Vấn Đề
tự do trong nước, nơi xảy ra quá trình hấp thu
chất dinh dưỡng. Hệ thống bè nổi có mực nước
Aquaponic là sự kết hợp của nuôi thủy sản bên phía dưới bè sâu từ 25 đến 50 cm, nên lượng
(aquaculture) và thủy canh (hydroponics, trồng nước sử dụng trong hệ thống này nhiều hơn gấp
cây không cần đất). Trong hệ thống aquaponic, bốn lần so với các hệ thống khác (Rakocy & ctv.,
nước thải giàu dinh dưỡng từ bể cá được sử dụng 2006; Rakocy, 2012). Trong hệ thống tưới ngập
để trồng cây thủy canh, điều này là tốt cho cá xả cạn - giá thể sỏi, rễ của cây trồng và giá thể
vì rễ cây và hệ vi sinh vật sẽ giúp loại bỏ chất trơ có tác dụng loại bỏ các chất thải rắn từ bể
độc trong nước như NH3, NO−,... Cây và vi sinh cá, với hệ thống này không cần lắp đặt thêm bể
vật có vai trò như một bộ lọc 2sinh học, làm giảm lắng và lọc sinh học. Bùn và chất thải rắn từ bể
amôn, nitrít, nitrát, phốtpho; kết quả là nước sau cá bị giữ lại trong các giá thể trồng cây và được
khi lọc sẽ được tái tuần hoàn trở lại bể cá (Mc- quần thể vi sinh vật phân giải. (Rakocy & ctv.,
Murtry & ctv., 1997; Somerville & ctv., 2014).
2006).
Một mô hình aquaponic thường gồm có bể nuôi
Cá lóc là loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng
cá, tách cặn, lọc sinh học, hệ thống thủy canh và cao, thơm ngon. Nghề nuôi cá lóc đã đem lại hiệu
quả kinh tế cao cho các hộ nông dân ở các tỉnh
đồng bằng sông Cửu Long. Tuy nhiên, sự ô nhiễm
bơm. Ở hệ thống canh tác nước sâu - bè nổi,
cây được trồng trên bè xốp nổi. Rễ cây được thả
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
29
môi trường ao nuôi/vùng nuôi, sự bùng phát dịch đa là 360 g/ngày. Hệ thống BN gồm có bể cá, bể
bệnh do vi khuẩn, lạm dụng kháng sinh,... đã hạn lọc cặn, bể lọc sinh học và bể trồng rau. Bể cá là
chế sự phát triển nghề nuôi cá lóc thâm canh thùng nhựa hình chữ nhật có thể tích 100 L (kích
(Cao & ctv., 2014). Trong đó, vấn đề xử lý nước thước dài x rộng x chiều cao bể là 610 mm x 420
thải/tuần hoàn tái sử dụng nước cho các mô hình mm x 390 mm), được đặt chìm dưới đất khoảng
nuôi cá lóc là vấn đề nan giải cho người nuôi. Cá 20 cm. Thể tích nước trong bể được duy trì ở mức
lóc cần nhu cầu protein rất cao cho tăng trưởng và 75 L. Bể lọc cặn và bể lọc sinh học là thùng nhựa
trao đổi chất (Tran & ctv., 2005). Nhưng phần lớn hình trụ (đường kính 30 cm, cao 54 cm) có thể
thức ăn không được sử dụng hoặc được bài tiết tích khoảng 35 L, được nối thông với nhau bằng
dưới dạng các hợp chất nitơ độc (amôn, nitrít) ống nhựa Φ42. Bể lọc cặn được thiết kế kiểu tự
gây phú dưỡng hệ sinh thái nước. Trong quá trình lắng. Bể lọc sinh học được thiết kế theo kiểu giá
nuôi, để đảm bảo môi trường nước tốt cho cá tăng thể lơ lửng sử dụng 15 L hạt nhựa Kaldnes. Bể
trưởng, người nuôi phải thay nước thường xuyên trồng rau làm bằng composite hình chữ nhật với
(Lam & ctv., 2011).
kích thước dài x rộng x cao tương ứng là 3 m x
2 m x 0,3 m, thể tích 1800 L (chứa 1300 L nước)
được đặt nằm trên mặt đất. Bè nổi là các tấm xốp
XPS, mỗi tấm xốp có kích thước 0,6 x 1,2 m (dày
5 cm) được khoét 24 lỗ/tấm (tổng cộng 6 tấm) và
ở đầu mỗi bể, có thêm 3 tấm xốp kích thước 0,6
m x 0,4 m được khoét 9 lỗ/tấm. Lỗ khoét tròn có
đường kính 5 cm, khoảng cách giữa hai lỗ (tâm
cách tâm) trên một hàng ngang là 20 cm và trên
mỗi hàng dọc là 15 cm. Tổng cộng có 171 cây/hệ
sục khí liên tục để tạo sự khuấy trộn nước, tăng
lượng ôxy cho cá và vi khuẩn. Nước từ bể cá được
bơm vào bể lọc cặn, tự chảy qua bể lọc sinh học
đến bể trồng rau và tuần hoàn trở lại bể cá. Lưu
lượng nước chảy trong toàn bộ hệ thống là 360
L/giờ.
Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm
đánh giá ảnh hưởng của hai hệ thủy canh (bè nổi
và giá thể sỏi) lên các thông số chất lượng nước,
tăng trưởng của cá và phát triển của rau trong
mô hình aquaponic nuôi cá lóc kết hợp trồng cải
xanh qui mô hộ gia đình.
2. Vật Liệu và Phương Pháp Nghiên Cứu
2.1. Vật liệu
Nghiên cứu này được tiến hành ở khu thí
nghiệm của Viện Nghiên cứu Công nghệ Sinh học
và Môi trường (RIBE), Trường Đại học Nông
Lâm TP.HCM. Cá lóc giống được mua ở Trại
cá giống Mười Thanh, TP. Biên Hòa, tỉnh Đồng
Nai. Cá được nuôi trong bể composite 1 m3 để
thích nghi với điều kiện thí nghiệm trong một
tuần và được cho ăn thức ăn viên thương mại
hai lần/ngày (7 giờ và 17 giờ), với lượng ăn thỏa
mãn nhu cầu. Khi cá đạt trọng lượng khoảng 9,5
- 10,5 g/con thì tiến hành bố trí thí nghiệm. Cá
có trọng lượng trung bình 10,1 0,4 g/con được
thả vào bể với mật độ 40 con/75 L nước nuôi dựa
trên kết quả nghiên cứu của Cao & ctv. (2014)
và Phan & Cao (2014).
Hình 1. Hệ thống canh tác nước sâu - bè nổi.
2.2. Hệ thống thí nghiệm và vận hành
Hệ thống GTS được thiết kế theo hướng dẫn
của Timmons & Ebeling (2010): chọn tỷ lệ 1 thể
tích cá nuôi/2 thể tích giá thể sỏi. Hệ thống GTS
gồm có bể cá, bể rau và bể hồi nước. Bể cá và bể
hồi là bể nhựa hình chữ nhật với thể tích 100 L
(kích thước dài x rộng x chiều cao bể là 610 mm
x 420 mm x 390 mm). Bể cá được đặt trên kệ
cách mặt đất 60 cm được sục khí liên tục, trong
khi đó bể hồi được đặt trên mặt đất. Bể rau được
làm bằng composite có kích thước dài x rộng x
cao tương ứng là 1,2 m x 1 m x 0,2 m (thể tích
Thí nghiệm được bố trí với hai nghiệm thức là
hai hệ thống thủy canh: hệ thống canh tác nước
sâu – bè nổi (BN) và hệ thống tưới ngập xả cạn -
giá thể sỏi (GTS), mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
Toàn bộ hệ thống thí nghiệm được đặt trong nhà
lưới.
Hệ thống BN được thiết kế dựa theo tỷ lệ lượng
thức ăn/diện tích trồng cây là 60 g/m2 (Rakocy
& ctv., 2006). Sinh khối cá dự kiến đạt 12 kg/bể
với tỷ lệ cho ăn 3% trọng lượng thân, lượng ăn tối
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
30
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
240 L) được đặt trên kệ cao cách mặt đất khoảng bể rau. Tất cả các chỉ tiêu được phân tích theo
sét nung) và có lắp một bell-siphon để tự động tổng số (TP) và độ kiềm được xác định tương
rút nước ở đáy và chảy về bể hồi. Máy bơm sẽ ứng bằng phương pháp phenate (4500-NH3 F),
bơm nước ngược từ bể hồi lên bể cá và chảy sang phương pháp trắc quang (4500-NO−2 B), phương
pháp khử cadimi (4500-NO−3 E), phương pháp
axít ascorbic (4500-P E) và phương pháp chuẩn
độ (2320 B).
bể rau. Ở hệ thống này, một chu kỳ bơm và xả
cạn là 16 phút. Mỗi hệ thống GTS có tổng cộng
50 rọ trồng cây (mật độ khoảng 42 cây/m2).
2.4. Đánh giá tăng trưởng của cá và sinh
trưởng của rau
Các công thức tính toán như sau:
Tăng trưởng tuyệt đối:
WG (g/con) = Wt - Wo
Tăng trưởng tương đối:
lnWt − lnWo
SGR (%/ngày) =
× 100%
t
Hình 2. Hệ thống tưới ngập xả cạn – giá thể sỏi.
Trong đó:
Wo: Khối lượng cá trước, g/con;
Wt: Khối lượng cá sau, g/con;
Thời gian thí nghiệm kéo dài 167 ngày (từ ngày
7/8/2020 đến 21/1/2021). Thức ăn thí nghiệm là
thức ăn dành cho cá lóc của Công ty TNHH Khoa
Kỹ Sinh vật Thăng Long (cỡ viên 2 - 6 mm, độ
đạm 42 - 44%). Cá lóc được cho ăn hai lần trong
ngày (7 giờ và 17 giờ), với lượng ăn thỏa mãn
nhu cầu, mỗi lần cho ăn kéo dài khoảng 1 giờ.
Sau khi cá ngừng ăn, tiến hành thu và ghi nhận
lượng thức ăn thừa để tính lượng ăn. Thức ăn cho
ăn được bổ sung thêm vitamin C (với liều 0,5%)
bằng cách hòa tan vitamin C vào nước và phun
lên viên thức ăn.
t: Thời gian giữa hai lần thu mẫu, ngày.
Hệ số chuyển đổi thức ăn (FCR):
F
FCR =
Mt − Mo + Mc
Trong đó:
F: lượng thức ăn đã cung cấp cho cá ăn giữa
hai lần thu mẫu, g;
Mo: Tổng khối lượng cá trước, g;
Mt: Tổng khối lượng cá sau, g;
Mc: Tổng khối lượng cá chết, g.
Hạt giống rau được ngâm và đem ủ trong khăn
ẩm từ 10 - 12 giờ. Sau đó, hạt giống được gieo
vào xốp ươm (94 lỗ/tấm). Sau khi hạt nảy mầm
được 10 - 12 ngày, cây có 1 - 2 lá thật, bắt đầu
chuyển cây vào hệ thống, sau 30 ngày tiến hành
thu hoạch rau. Trong thời gian thí nghiệm, có
tổng cộng ba đợt trồng và thu hoạch rau.
Tỉ lệ sống:
số lượng cá ở thời điểm t
Tỷ lệ sống (%) =
× 100%
số lượng cá ở thời điểm o
Đánh giá sự sinh trưởng của rau:
Năng suất cá thể (g/cây): Khối lượng trung
bình của các cây theo dõi khi thu hoạch (20
cây/bể trồng rau).
2.3. Lấy và phân tích mẫu nước
Năng suất lý thuyết (g/hệ): Khối lượng trung
bình của cây theo dõi x số cây/hệ.
Nhiệt độ, pH, ôxy hòa tan (DO) và độ dẫn
điện (EC) được đo hằng ngày vào hai thời điểm
(7 giờ và 14 giờ) lần lượt bằng máy đo Digital
thermometer WT - 1, Denver pH meter UP- 10,
Milwwaukee MW 600 Dissolved Oxygen và Con-
ductivity Meter B - 173. Tổng nitơ amôn (TAN),
nitrít, nitrát, phốtpho tổng số (TP) và độ kiềm
được đo một tuần một lần (ngày thứ hai hàng
tuần) tại hai vị trí/hệ thống: bể cá và đầu ra của
Năng suất thực thu (g/hệ): Cân khối lượng
thực tế của tất cả các cây trong ô thí nghiệm
khi thu hoạch.
2.5. Phân tích thống kê
Các phân tích thống kê thực hiện theo hướng
dẫn của Gomez và Gomez (1984) và Bhujel
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
31
Bảng 1. Giá trị của các chỉ tiêu đo hàng ngày trong các bể nuôi cá lóc ở hai nghiệm thức
Giá thể sỏi
Bè nổi
Giá trị
xác suất
> 0,05
Chỉ tiêu
Sáng
Chiều
Sáng
Chiều
Nhiệt độ (oC)
pH
26,9 1,2
29,4 1,1
27,8 1,2
29,3 1,0
6,81 0,33
7,49 0,32 7,46 0,37
6,80 0,37
< 0,001
Ôxy hòa tan (mg/L)
6,57 0,39 6,54 0,36
6,70 0,43
6,69 0,46
< 0,001
< 0,001
Độ dẫn điện (mS/cm) 1,37 0,27 1,37 0,28 0,532 0,165 0,534 0,171
Giá trị thể hiện trong bảng là trung bình
độ lệch chuẩn. Giá trị xác suất là kết quả phân tích của kiểm định T hai mẫu
độc lập dùng để so sánh các giá trị trung bình giữa hai nghiệm thức.
(2008). Sự khác biệt về giá trị trung bình của các thống BN nhiều gấp 10 lần hệ thống GTS. Nhiệt
chỉ tiêu đo hàng ngày (nhiệt độ, pH, DO và EC) độ không chỉ ảnh hưởng đến loài cá nuôi, mà còn
giữa hai nghiệm thức được phân tích bằng kiểm ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật và hiệu
định T hai mẫu độc lập. Với các chỉ tiêu chất quả của hệ thống lọc sinh học. Theo Ngo (2003),
lượng nước đo theo tuần, để đánh giá sự biến nhiệt độ thích hợp nuôi cá lóc là 20 - 30oC. Trong
động giữa hai nghiệm thức theo thời gian thu khi cải xanh có thể thích nghi với khoảng nhiệt
mẫu, phân tích thống kê bằng phương sai một độ rộng từ 10 - 27oC và hệ lọc sinh học hoạt
yếu tố với đo lường lặp lại (repeated measures động tốt nhất ở nhiệt độ trong khoảng 25 - 30oC
ANOVA) với các nghiệm thức (bể thủy canh) là (Somerville & ctv., 2014; Sallenave, 2016).
yếu tố thí nghiệm và đợt thu mẫu là yếu tố đo
lường lặp lại. Kiểm định Bonferroni được dùng để
so sánh sự khác biệt giữa các đợt thu mẫu. Trong
cùng một nghiệm thức, để so sánh sự khác biệt
của các chỉ tiêu chất lượng nước giữa bể cá và bể
rau sử dụng kiểm định T hai mẫu liên hệ. So sánh
sự khác biệt giữa hai nghiệm thức về giá trị trung
bình của các chỉ tiêu tăng trưởng (khối lượng ban
đầu/cuối, WG, SGR), tỷ lệ sống và FCR của cá
và chiều dài rễ và các chỉ tiêu năng suất (cá thể,
lý thuyết và thực thu) của rau sử dụng kiểm định
T hai mẫu độc lập.
Giá trị pH của hệ thống GTS luôn cao hơn so
có khả năng đệm giúp giữ giá trị pH luôn cao
hơn. Giá trị pH là một trong những thông số chất
lượng nước quan trọng trong hệ thống aquaponic,
có ảnh hưởng rất lớn đến tất cả các thành phần,
đặc biệt là thực vật và vi khuẩn. Giá trị pH có
ảnh hưởng đến chất dinh dưỡng sẵn có cho cây: ở
khoảng pH 6,0 - 6,5 tất cả các chất dinh dưỡng đa
- vi lượng đều ở dạng sẵn có cho cây, ngoài khoảng
pH này cây rất khó hấp thu chất dinh dưỡng, đặc
Số liệu được biểu diễn dưới dạng giá trị trung biệt là Fe, Ca và Mg. Trái lại, vi khuẩn nitrát hóa
bình
độ lệch chuẩn. Mức xác suất P < 0,05 hoạt động tối ưu ở pH > 7,5 và khi pH < 6,0 vi
được chấp nhận như tiêu chuẩn đánh giá sự khác khuẩn ngưng hoạt động. Do đó, để duy trì hoạt
biệt có ý nghĩa thống kê. Tất cả các phân tích động tối ưu của cả ba thành phần cá - rau - vi
thống kê được thực hiện bằng phần mềm IBM khuẩn, giá trị pH nên nằm trong khoảng 6,8 - 7,0
SPSS Statistics for Windows, Version 19.0 (Ar- (Somerville & ctv., 2014; Sallenave, 2016). Trong
monk, NY: IBM Corp).
hai hệ thống, giá trị pH của hệ thống BN thích
hợp cho mô hình aquaponic hơn.
3. Kết Quả và Thảo Luận
Hàm lượng DO ở cả hai hệ thống BN và GTS
luôn được duy trì tương đối ổn định ở mức (>
5 mg/L) đảm bảo cho cá và hệ vi khuẩn ni-
trong khoảng 4 – 8 mg/L (Somerville & ctv.,
2014; Sallenave, 2016).
3.1. Chất lượng nước
3.1.1. Các chỉ tiêu đo hàng ngày
Nhìn chung, có sự chênh lệch về nhiệt độ giữa
buổi sáng và buổi chiều: ở mỗi hệ thống nhiệt độ
vào buổi chiều thường cao hơn buổi sáng (Bảng
1). Nhiệt độ ở hệ thống BN ổn định hơn so với hệ
thống GTS. Điều này có thể là do sự khác nhau
trong thiết kế hệ thống: (i) ở hệ thống BN bể cá
được đặt âm dưới đất, và (ii) thể tích nước ở hệ
cùng hệ thống ở cả hai nghiệm thức gần như
tương đồng với nhau. Độ dẫn điện trong hệ thống
aquaponic nằm trong khoảng 0,3 - 1,1 mS/cm là
phù hợp cho cá và rau (Wortman, 2015). Do đó,
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
32
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
EC trong nghiên cứu này tương tự với các nghiên
cứu khác.
3.1.2. Các chỉ tiêu đo theo tuần
Hàm lượng TAN ở đầu ra của bể rau ở hai hệ
thống đều thấp hơn so với bể cá và có khác biệt
có ý nghĩa về mặt thống kê (P < 0,05). Điều này
có lẽ là nhờ hoạt động của các vi khuẩn nitrát
khác biệt có ý nghĩa về mặt thống kê ở cả bể
cá và đầu ra của bể rau: hàm lượng TAN ở hệ
thống GTS cao hơn BN (P < 0,05). Hàm lượng
TAN trung bình ở bể cá và ở đầu ra bể rau của
GTS cao hơn tương ứng là 5,5 và 8,6 lần so với
cá của nghiệm thức GTS tương đối thấp và có xu
hướng tăng dần và đạt giá trị cao ở tháng cuối
của thí nghiệm. Nguyên nhân là do lượng thức
ăn và sinh khối của cá tăng, dẫn đến việc tăng
bài tiết TAN và hệ vi sinh trong hệ thủy canh
GTS không có khả năng chuyển hóa hết lượng
TAN này thành nitrít và nitrát. Ngược lại, hàm
lượng TAN ở nghiệm thức BN luôn duy trì ở mức
< 1 mg/L, đặc biệt là ở bể trồng rau. Trong hệ
thống aquaponic, hàm lượng TAN nên duy trì
< 1 mg/L (Somerville và ctv., 2014; Sallenave,
2016). Các nghiên cứu nuôi cá lóc trong hệ thống
tuần hoàn và bể bạt cho thấy cá lóc có thể sống
trong môi trường có hàm lượng TAN khoảng 5
mg/L (Lam & ctv., 2011; Cao & ctv., 2014; Phan
& Cao, 2014).
Hàm lượng nitrit trung bình ở bể cá của mỗi
hệ thống cao hơn có ý nghĩa thống kê so với mẫu
ở đầu ra bể rau (P < 0,05), do có sự chuyển hóa
nitrít thành nitrát để cây có thể hấp thụ và phát
triển. Ngoài ra, sự khác biệt về hàm lượng nitrít
trung bình giữa hai nghiệm thức có ý nghĩa về
mặt thống kê (P < 0,05). Hàm lượng nitrít trung
bình ở bể cá và bể rau của GTS cao hơn so với
BN (Bảng 2). Hàm lượng nitrít ở hệ thống BN
biến động tương đối ổn định hơn so với GTS.
Hàm lượng nitrít trong hai hệ thống luôn nằm
trong giới hạn phù hợp cho hoạt động hệ thống
aquaponic (< 1 mg/L) (Somerville & ctv., 2014;
Sallenave, 2016).
Hàm lượng nitrát trung bình ở bể cá và đầu ra
của bể rau trong cùng hệ thống không có khác
biệt, gần như là bằng nhau. Hàm lượng nitrát
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
33
Hàm lượng nitrát ở hệ thống GTS cao hơn so với của cá lóc trong hệ thống aquaponic thấp hơn
hệ thống BN ở giai đoạn đầu thí nghiệm, sau đó kết quả của các tác giả khác. Theo Cao & ctv.
có xu hướng giảm dần và thấp hơn hệ thống BN (2014) và Phan & Cao (2014), cá lóc có thể tăng
ở giai đoạn cuối thí nghiệm. Theo Somerville & trưởng từ cá giống 6,6 – 6,8 g/con đến trọng lượng
ctv. (2014) và Sallenave (2016), hàm lượng nitrát khoảng 345 - 380 g/con trong 110 - 120 ngày.
trong hệ thống aquaponic nằm trong khoảng 5 Nguyên nhân có lẽ do nước trong hệ thống quá
- 150 mg/L, chứng tỏ hệ thống hoạt động tốt trong, khi cho cá ăn, cá nhát ăn; đặc biệt ở hệ
(Somerville & ctv., 2014).
thống BN, do bể cá được đặt dưới đất, nên khi đi
lại cho ăn, cá không ăn nhiều. Trong các nghiên
cứu tiếp theo, cần che tối bể cá, nhất là khi cho
cá ăn.
Phốtpho (P) là một trong những chất dinh
dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây rau.
Hàm lượng P tổng trung bình ở bể cá và đầu ra
của bể rau ở mỗi hệ thống có sự khác biệt (Bảng
2). Hàm lượng P tổng trung bình ở hệ thống GTS
khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa bể cá
và đầu ra của bể rau. Nhưng ở hệ thống BN,
hàm lượng P trung bình ở bể cá cao hơn có ý
nghĩa thống kê so với đầu ra bể rau (P < 0,05).
Khi so sánh giữa hai nghiệm thức, hàm lượng P
tổng ở hệ thống BN cao hơn so với hệ thống GTS
(P < 0,05); có lẽ là do lượng thức ăn thừa và
phân cá được lưu giữ trong các GTS sỏi. Kết quả
của nghiên cứu này cũng tương tự các nghiên cứu
khác: hàm lượng P trong hệ thống aquaponic dao
động trong khoảng 1 - 17 mg/L (Goddek & ctv.,
2015).
Sự khác biệt về tỷ lệ sống của cá lóc giữa
nghiệm thức GTS và nghiệm thức BN không có
bình của cá lóc trong nghiên cứu này thấp hơn
của các tác giả khác (Cao & ctv., 2014; Phan &
Cao, 2014). Nghiệm thức GTS có FCR thấp hơn
so với nghiệm thức BN (P < 0,05) (Bảng 3). So
với kết quả của các tác giả khác, FCR thu được
trong nghiên cứu này rất cao so với của các tác
giả khác (Cao & ctv., 2014; Phan & Cao, 2014):
dao động từ 1,05 - 1,13.
3.3. Sinh trưởng của rau
Độ kiềm trung bình ở hệ thống GTS cao hơn có
ý nghĩa so với hệ thống BN (P < 0,05). Khi bắt
đầu thí nghiệm, độ kiềm ở hai hệ thống là như
nhau và có xu hướng tăng dần theo thời gian nuôi,
tăng nhanh ở giai đoạn cuối do việc bổ sung vôi
CaCO3. Độ kiềm ở hệ thống BN luôn ở mức thấp
hơn ngưỡng phù hợp trong mô hình aquaponic
(≥ 100 mg CaCO3/L), trong khi đó độ kiềm ở
hệ thống GTS luôn cao hơn ngưỡng này. Nguyên
nhân có thể là do trong hệ thống BN quá trình
nitrát hóa diễn ra mạnh mẻ, H+ phóng thích ra từ
quá trình này làm tiêu hao độ kiềm. Ngược lại, ở
hệ thống GTS, quá trình nitrát diễn ra chậm hơn
và đặc biệt phản ứng phản nitrát xảy ra trong
GTS sỏi làm tăng độ kiềm (Somerville & ctv.,
2014; Sallenave, 2016).
Năng suất cá thể ở nghiệm thức BN cao hơn
thức GTS (P < 0,05). Ở đợt trồng rau 1, năng
suất rau thực thu ở nghiệm thức BN (4.205
2.224 g/hệ) cao gấp hơn 5,5 lần ở nghiệm thức
GTS (758 250 g/hệ). Ở đợt trồng rau 2, năng
suất rau ở mỗi nghiệm thức tương đối thấp, GTS
là 129 13 g/hệ, ở BN là 769 324 g/hệ. Ở đợt
trồng rau 3, năng suất rau thu được ở nghiệm
thức GTS là 605 71 g/hệ, ở nghiệm thức BN là
7,117 1,325 g/hệ. Năng suất rau thu hoạch thấp
ở hệ thống GTS cũng có thể là do hệ thủy canh
GTS có tổng cộng 50 cây/hệ (mật độ khoảng 42
cây/m2) thấp hơn so với hệ thống BN có tổng
cộng 171 lỗ (mật độ 30 cây/m2).
3.2. Tăng trưởng, tỷ lệ sống và hệ số chuyển
đổi thức ăn của cá
Trong 3 đợt trồng rau, đợt rau 3 cho năng suất
cao nhất cả hai nghiệm thức. Ở đợt trồng rau 2,
cây phát triển không tốt do thời tiết ẩm, mưa liên
tục nhiều ngày dẫn đến cây rau bị nhiễm nấm,
xuất hiện sâu ăn lá, sâu đục thân. Ngoài ra, rệp
xanh tấn công làm cho cây chậm phát triển, teo
lá làm năng suất cây rau ở đợt 2 khi thu hoạch
thấp. Thêm vào đó, ở nghiệm thức GTS, khi sinh
khối cá tăng dẫn đến các vật chất hữu cơ tăng,
các chất cặn tương đối nhiều làm quá trình phát
Trọng lượng trung bình cá ban đầu ở hai
nghiệm thức không có sự khác biệt (P > 0,05).
Trọng lượng trung bình của cá lóc cuối thí nghiệm
và WG ở nghiệm thức GTS cao hơn có ý nghĩa
thống kê so với nghiệm thức BN (P < 0,05),
nhưng sự khác biệt về SGR giữa hai nghiệm thức
Kết quả của nghiên cứu này cho thấy tăng trưởng
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
34
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
Bảng 3. Ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh lên tăng trưởng, tỷ lệ sống và sử dụng
thức ăn của cá lóc ở hai nghiệm thức
Chỉ tiêu
Giá thể sỏi
Bể nổi
10,1 0,2a
171 7b
161 7b
a
Trọng lượng trung bình cá ban đầu (g/con)
Trọng lượng trung bình cá cuối thí nghiệm (g/con)
Tăng trưởng tuyệt đối (g/con)
Tăng trưởng tương đối (%/ngày)
Tỷ lệ sống (%)
10,2 0,6
208 13a
198 13a
1,81 0,07a 1,69 0,03a
90,8 1,4a
87,5 6,6a
Hệ số chuyển đổi thức ăn
1,54 0,12a 1,90 0,06b
Trung bình
độ lệch chuẩn. Các giá trị trung bình trong cùng một hàng có cùng ký tự chỉ sự khác biệt
không có ý nghĩa (P > 0,05) (kiểm định T hai mẫu độc lập).
Bảng 4. Ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh lên chiều dài rễ và năng suất rau ở các đợt thu hoạch
Đợt thu
hoạch
Năng suất cá thể
(g/cây)
Năng suất lý thuyết
(kg/m2)
Năng suất thực thu
(kg/m2)
Nghiệm thức1
GTS
BN
GTS
BN
GTS
BN
13,3 4,6a
27,4 17,0b
3,3 0,3a
666 232a
758 250a
1
2
3
4.678 2.900b
165 16a
4.205 2.224b
129 13a
6,9 2,5b
1.181 434b
660 81a
769 324b
13,2 1,6a
44,5 6,6b
605 71a
7.610 1.137b
7.117 1.325b
Ở cùng đợt thu hoạch, các giá trị trung bình trong cùng một cột có cùng ký tự chỉ sự khác biệt không có ý nghĩa (P >
0,05) (kiểm định t hai mẫu độc lập).
1BN: Hệ thống canh tác nước sâu – bè nổi (BN); GST: hệ thống tưới ngập xả cạn - giá thể sỏi.
triển của rễ cây giảm, cây không hấp thụ được Lời Cảm Ơn
các chất dinh dưỡng do đó không phát triển, xuất
hiện hiện tượng vàng lá và chết dần.
Tập thể tác giả xin chân thành cảm ơn Trường
Đại Học Nông Lâm TP.HCM đã tài trợ kinh phí
thực hiện (Mã số: CS-CB19-TS-01).
4. Kết Luận
Các chỉ tiêu chất lượng nước đo hằng ngày: Tài Liệu Tham Khảo (References)
nhiệt độ, pH, độ dẫn điện, ôxy hòa tan, TDS ở
hệ thống thủy canh BN ổn định hơn so với hệ
Baird, R. B., Eaton, A. D., & Rice, E. W. (2017).
Standard methods for the examination of water and
thống thủy canh GTS. Về các chỉ tiêu chất lượng
nước đo hàng tuần: TAN, nitrít, nitrát, nitơ tổng,
phốtpho tổng và phốtpho hòa tan ở hệ thống thủy
canh BN đều thấp hơn so với hệ thống thủy canh
GTS. So với các nghiên cứu khác, tăng trưởng của
cá lóc nuôi trong hệ thống aquaponic ở nghiên
cứu này còn thấp, nhưng FCR lại cao hơn. Mô
hình aquaponic BN có năng suất rau đạt hiệu
quả cao hơn so với mô hình GTS ở ba đợt trồng
rau. Do đó, mô hình aquaponic BN hiệu quả cao
hơn mô hình aquaponic GTS.
wastewater (23rd ed.). Washington DC, USA: Water
Environment Federation, American Public Health As-
sociation, American Water Works Association.
Bhujel, R. C. (2008). Statistics for aquacultureed. New
Jersey, USA: Wiley-Blackwell.
Cao, V. T., Pham, T. L., & Truong, Q. P. (2014). Effects
of stocking density on water quality, growth and sur-
vival of snakehead fish (Channa striata) cultured in
recirculating system. Can Tho University Journal of
Science 2, 79-85.
Goddek, S., Delaide, B., Mankasingh, U., Ragnarsdot-
tir, K. V., Jijakli, H., & Thorarinsdottir, R. (2015).
Challenges of sustainable and commercial aquaponics.
Sustainability 7(4), 4199-4224.
Lời Cam Đoan
Gomez, K. A., & Gomez, A. A. (1984). Statistical pro-
cedures for agricultural research (2nd ed.). New York,
USA: John Wiley & Sons.
Các tác giả tuyên bố không có bất kỳ mâu
thuẫn nào liên quan đến việc xuất bản bài báo
này.
Lam, M. L., Nguyen, T. H., & Duong, N. L. (2011). Trials
of snakehead (Channa sp.) culture in lined tanks in
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh
35
Hau Giang province. Proceedings of the 4th Conference
on Aquaculture and Fisheries. Can Tho City, Vietnam:
Can Tho University.
Sallenave, R. (2016). Important water quality parameters
in aquaponics systems. New Mexico, USA: College of
Agricultural, Consumer and Environmental Sciences,
New Mexico State University.
McMurtry, M. R., Sanders, D. C., Cure, J. D., Hodson,
R. G., Haning, B. C., & Amand, E. C. S. (1997). Ef-
ficiency of water use of an integrated fish/vegetable
co-culture system. Journal of the World Aquaculture
Society 28(4), 420-428.
Somerville, C., Cohen, M., Pantanella, E., Stankus,
A.,
& Lovatelli, A. (2014). Small-scale aquaponic
food production: integrated fish and plant farm-
ing. FAO Fisheries and Aquaculture Technical Pa-
per 589, 262. Retrieved December 25, 2014, from
Ngo, T. L. (2003). Culture technique of eel, frog, softshell
turtles and snakehead fish (9th ed.). Ho Chi Minh City,
Vietnam: Agricultural Publishing House.
Timmons, M. B., & Ebeling, J. M. (2010). Recirculating
aquaculture (2nd ed.). New York, USA: Cayuga Aqua
Ventures.
Phan, T. T. V., & Cao, V. T. (2014). An effect of feeding
frequency on the growth of snakehead (Channa stri-
ata) reared in recirculation systems. An Giang Uni-
versity Journal of Science 4(3), 79-84.
Tran, T. T. H., Nguyen, T. N. L., Duong, T. Y., &
Nguyen, A. T. (2005). Protein requirements of giant
snakehead (Channa micropeltes, Cuvier, 1831) finger-
lings. Can Tho University Journal of Science 3, 58-65.
Rakocy, J. E. (2012). Aquaponics - integrating fish and
plant culture. In Tidwell, J. H. (Ed.). Aquaculture pro-
duction systems. New York, USA: John Wiley & Sons.
Wortman, S. E. (2015). Crop physiological response to
nutrient solution electrical conductivity and pH in an
ebb-and-flow hydroponic system. Scientia Horticul-
turae 194, 34-42.
Rakocy, J. E., Masser, M. P.,
& Losordo, T. M.
(2006). Recirculating aquaculture tank produc-
tion systems: Aquaponics integrating fish and
plant culture. Retrieved November 1, 2006, from
Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển 20(2)
9 trang
12320
Free
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng của hai hệ thống thủy canh lên chất lượng nước và phát triển của cá lóc và cả xanh trong mô hình aquaponic", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- anh_huong_cua_hai_he_thong_thuy_canh_len_chat_luong_nuoc_va.pdf
